尽管零对数学很重要，但人类大脑中数字零的神经基础此前却不为人知。来自波恩大学医院 (UKB)、波恩大学和图宾根大学的研究人员现在发现，内侧颞叶中的单个神经细胞将零识别为数值，而不是单独的类别“无”。该研究结果现已发表在《当代生物学》杂志上。

数字零的概念对于数字系统和数学的发展至关重要，被广泛认为是人类最重要的文化成就之一。

共同通讯作者、斯坦福大学教授表示：“与一、二或三等代表可数数量的其他数字不同，零表示没有可数的东西，但同时仍然具有数值。”

Florian Mormann 来自英国波恩大学癫痫病学系，他也是波恩大学跨学科研究领域 (TRA)“生命与健康”的成员。

与正自然数相比，数字零的概念是在人类历史的最后两千年才出现的。

这也反映在儿童发展上，因为儿童通常要到六岁左右才能理解零的概念和相关的算术规则。

神经元发出数字零的信号

人类大脑中的神经细胞如何表现这一概念尚未被研究。

目前，波恩的研究人员已与图宾根大学的神经生物学家联手，试图彻底弄清这个问题。

为了实现这一目标，他们向神经外科患者展示了从 0 到 9 的数值，这些患者在 UKB 的颞叶中插入了细如发丝的微电极以准备进行手术。

数值一方面以阿拉伯数字显示，另一方面以点集显示——包括一个空集。

“与此同时，我们能够测量单个神经细胞的活动，并真正发现发出零信号的神经元，”该研究的第一作者 Esther Kutter 说。

“这种神经元对阿拉伯数字零或空集有反应，但不会同时对两者有反应。”

数字零是神经元的数值

在这两种情况下，都存在数值距离效应，神经元对相邻数字 1 的反应较弱，但也是可测量的。“因此，在神经元层面，零的概念不是被编码为一个单独的类别‘无’，而是被编码为一个数值，与数轴下端的其他可数数值相结合，”图宾根大学神经生物学研究所的 Andreas Nieder 教授说，Mormann 教授补充道：“尽管存在这种整合，但空集在神经元群体层面的编码方式与其他数字不同，尤其是在点集的情况下。这可以解释为什么在行为层面上，对空集的识别也比其他小数字需要更长的时间。”然而，对于阿拉伯数字，这种影响在神经或行为层面都没有发现。由此，研究人员认识到符号表示（例如通过阿拉伯数字）对于人类大脑在数轴上整合数字零的重要性。